Ein Serientäter treibt in New Mexiko sein Unwesen. Er amputiert Männern die Beine und hinterlässt die verstümmelten Opfer in der Wüste. Als man weitere Leichen findet, denen die zuvor amputierten Gliedmaßen transplantiert wurden, gehen die Profiler der BAU von einem Narzissten aus, der mit seinen abartigen Experimenten, etwas Göttliches verbringen will.
In La Grande, Oregon, verschwinden binnen kurzer Zeit vier Männer. Weder die örtliche Polizei noch die BAU können Überschneidungspunkte zwischen den Vermissten feststellen. Nachdem der Erste tot aufgefunden wird, geht das Team von einer Täterin aus, die nach einem zeugungsfähigen Mann sucht. Als dann aber eine Schwangere mit entfernter Plazenta in ein Krankenhaus eingeliefert wird, glaubt Reid an einen okkulten Hintergrund der Tat.
Als eine junge Prostituierte in Miami übel zugerichtet und erstickt aufgefunden wird, stellen die Profiler der BAU erschreckende Parallelen zu einigen Morden an Tieren fest. Während die erste Tat noch schlampig ausgeführt wurde, scheint der Mörder bei der zweiten Prostituierten, die kurze Zeit später aufgefunden wird, genauer gearbeitet zu haben. Ist hier ein Profi am Werk, der seinen Lehrling heranzieht?
Bull betreut die Firmenchefin Ginny Bretton . Ihr Unternehmen soll für den Tod eines Mitarbeiters verantwortlich sein, der bei einem Unfall mit einem selbstfahrenden Auto ums Leben gekommen ist. Schon bald hat Bull den Verdacht, dass Bretton ihm nicht die ganze Wahrheit erzählt.
Bull wird zu einem Zivilprozess hinzugezogen, den die Eltern eines 17-jährigen Jungen angestrengt haben, der von seiner Lehrerin verführt wurde und ein Verhältnis mit ihr hatte. Sie hat bereits ihren Job und ihre Lehrerlizenz verloren, doch den Eltern ist das nicht genug. Als der Teenager plötzlich die Seiten wechselt, muss Bull seine komplette Verhandlungsstrategie neu ausrichten.
Nach dem Mord an einem Marine finden Gibbs und sein Team heraus, dass das Mordopfer in Verbindung zu Eddie Macklin stand. Das ist der aktuelle Lebensgefährten von Diane Sterling , mit der sowohl Gibbs als auch Agent Fornell verheiratet waren. Schnell wird Gibbs klar, dass mit Eddie etwas nicht stimmt. Unterdessen versucht sich die frühere NSA-Agentin Ellie Bishop als neue Mitarbeiterin ins NCIS-Team zu integrieren.
Die Hoffnung des NCIS-Teams auf besinnliche Weihnachtsfeiertage ist schnell dahin, als einige Dutzend Kinder von Militärangehörigen fast gleichzeitig an einer rätselhaften Infektion erkranken. Gibbs und seine Leute schließen einen Terror-Anschlag mit Biowaffen nicht aus. Abby und Jimmy tun sich mit dem Naval Medical Research Center zusammen, um die Krankheit schnellstmöglich eindämmen zu können. Vance bekommt unterdessen Besuch von seinem Schwiegervater.
Der berüchtigte Terrorist Benham Parsa hat mit einer gestohlenen Drohne einen Navy-Angehörigen getötet und plant offenbar einen noch größeren Anschlag. Um das zu verhindern, kooperiert Gibbs' Team mit dem Verteidigungsministerium. Dabei kommt es zu einem Treffen zwischen Gibbs und seiner Ex-Freundin Hollis Mann , die inzwischen Lt. Colonel bei der Army ist. Ziel des geplanten Anschlags ist die Conrad-Gala. Dort soll McGees Freundin Delilah ausgezeichnet werden.
Einer der drei afghanischen Soldaten, die sich zur Ausbildung in Los Angeles aufhalten, wurde erstochen aufgefunden. Das NCIS-Team verdächtig eine Terrorzelle, die Al-Kaida nahesteht. Als auch die beiden anderen Afghanen vermisst werden, arbeiten die Team-Mitglieder auf Hochtouren. Sie wollen verhindern, dass die Terroristen die Männer foltern und ihnen Militärgeheimnisse entlocken. Inzwischen meldet sich Sam nach seiner Verwundung zum Dienst zurück. Einige Kollegen finden, das sei zu früh.